Entwurf von energieintegrierten destillativen Trennprozessen mit Näherungsverfahren und rigoroser Optimierung

Abstract:
Trennprozesse wie die Destillation verbrauchen häufig den Großteil der Energie eines großtechnischen Chemieprozesses. Dieser Energieverbrauch lässt sich dabei durch verschiedene Maßnahmen der thermischen oder stofflichen Kopplung reduzieren. Es stellt sich die Frage, welches Potential durch diese Maßnahmen erschlossen werden kann. Üblicherweise wird dieses Einsparpotential durch umfangreiche Simulationsstudien quantifiziert, allerdings können dabei nur wenige Alternativen genauer untersucht werden. Das Ziel dieses Beitrages ist deshalb die schnelle Abschätzung des Potentials verschiedener Energieintegrationsmaßnahmen und die anschließende detaillierte Optimierung einzelner energieintegrierter Kolonnenvarianten. Neben thermisch integrierten Kolonnen, für die mit der bekannten Pinch-Analyse ein ausgereiftes Instrumentarium bereitsteht, werden auch komplexe Kolonnen betrachtet. Sowohl für normale Seitenkolonnen als auch für die intern wärmeintegrierten Kolonnen (HIDiC) kann das Potential zur Energieeinsparung analysiert und basierend auf den inneren Strömen dieser gekoppelten Kolonnen auch quantifiziert werden. Damit ist die Energieeinsparung für diese Kolonnentypen ebenfalls mit einem thermodynamisch fundierten Näherungsverfahren, welches auch für nichtideale Gemische anwendbar ist, schnell abschätzbar. Die Ergebnisse eröffnen die Möglichkeit, vielfältige Destillationssequenzen und integrierte Kolonnen in ihrem Potential schnell abzuschätzen. Damit ist die Grundlage gelegt, in einem frühen Planungsstadium bereits die Möglichkeiten der Energieintegration mitzubetrachten.

Keywords:
HIDiC, MINLP, RBM

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